Met de voortdurende vooruitgang van wetenschap en technologie, invertertechnologie heeft zich verder ontwikkeld. Ook het onderzoek naar invertervoedingen heeft zich verder ontwikkeld. Momenteel, naast frequentieomvormers, hoogfrequente omvormers beginnen ook de ontwikkelingsmarkt van omvormervoedingen te bezetten en zullen naar verwachting de frequentieomvormers vervangen. Hoewel hoogfrequente omvormers de tekortkomingen van frequentieomvormers zoals grote afmetingen compenseren, lage frequentie, en lage efficiëntie, ze kunnen de rol van frequentieomvormers nog steeds niet volledig vervangen. Vergeleken met hoogfrequente omvormers, frequentieomvormers hebben hun eigen unieke voordelen. Hier wordt een onafhankelijk ontwerpschema voor de voeding van de omvormer voorgesteld, gebaseerd op een netfrequentietransformator.
1. Ontwerp van de voedingsstructuur van de omvormer
Figuur 1 is een blokschema van een invertervoeding op basis van pulsbreedtemodulatie (PWM) technologie. Het hele circuit selecteert de laagspannings-DC-ingang en zet deze om in wisselspanning via het volledige-brug-invertercircuit. Het wordt opgevoerd tot de nominale piekwaarde door het vermogensfrequentieboostcircuit, en vervolgens wordt de wisselspanning die aan de vereisten voldoet, via het filtercircuit uitgevoerd. Algemeen, het is vereist om 220V/50Hz AC uit te voeren.
2. Ontwerp van hardwarecircuit voor omvormervoeding
2.1 PWM-technologie
De theoretische basis van PWM-besturingstechnologie is de impulsstelling. De sinusgolf wordt gebruikt als modulatiegolf om een ​​bipolaire pulsbreedtemodulatiegolf toe te passen (SPWM) met dezelfde draaggolfuitgangsamplitude en de pulsbreedte verandert afhankelijk van de sinusgolf. Dit blokgolfsignaal wordt opgeteld bij het omgekeerde. De vermogensbuis van de variabele brugomvormer wordt aan- en uitgezet, en tenslotte wordt een bijna ideale AC-uitgangsgolfvorm verkregen. Deze technologie maakt het hardwarecircuit eenvoudig en verbetert de efficiëntie van de uitgangsgolfvorm. Figuur 2 is het bedradingsschema en de SPWM-golfvorm met behulp van het U3988-apparaat om de omvormerbrug te besturen. 0UTA en 0UTB zijn de uitgangspinnen van de sinusgolf SPWM-pulsreeks. De signalen die door deze twee pinnen worden afgegeven, moeten doorgaans door het dode stuurcircuit gaan voordat ze naar de omvormer worden gestuurd. Verander brug.
2.2 De rol van een netfrequentietransformator in een invertercircuit
De ingang van de voeding van de frequentieomvormer is over het algemeen laagspanningsgelijkstroom, die gebruik maakt van een invertercircuit met volledige brug om de uitgangswisselspanning te regelen door de schakelfrequentie van de veldeffectbuis te beïnvloeden. De piek-tot-piekwaarde van de 220V sinusvormige AC-uitgangsspanning is 620V, terwijl de gelijkgerichte ingangsspanning van de algemene voeding van de omvormer 310 V bedraagt. Zodat de omvormer de 220V sinusvormige wisselspanning zonder vervorming kan weergeven, de gelijkspanning voor de omvormer moet zijn 680 ~870V. Omdat de algemene ingangsspanning van de omvormer veel kleiner is dan deze waarde, Er moet een uitgangstransformator worden toegevoegd om de uitgangsspanning van de omvormer te verhogen tot boven de nominale piekwaarde voordat deze kan worden gebruikt, zoals weergegeven in figuur 3.
Dit circuit maakt gebruik van een conversiecircuitstructuur met volledige brug. De uitgang van deze converter bestaat niet uit één stroomvoerende draad en één neutrale draad, maar twee stroomvoerende draden. Echter, Bij aansluiting op een belasting is doorgaans een neutrale draad vereist. Als er geen uitgangsisolatietransformator is en de fasedraad stevig is verbonden met de neutrale draad, de voeding van de omvormer zal niet goed werken. Figuur 4 toont de stroomrichting tijdens de positieve halve golf van de niet-uitgangstransformator.
Het is te zien in figuur 4 dat vanwege de toegang van de neutrale lijn, de belastingsstroom gaat niet door de gelijkrichtbuis en de voedingsbuis van de omvormer nadat hij door de belasting is gegaan, maar vloeit direct terug naar de neutrale lijningang van het lichtnet. In dit geval, Afbeelding De gelijkrichter en de voedingsbuis van de omvormer in het middelste gestippelde vak werken niet. Volgens de normale werkprocedure, de belastingsstroom moet door de gelijkrichtbuis en de voedingsbuis van de inverter van de twee brugcircuits stromen. Figuur 5 toont de stroomrichting van de stroom wanneer er een positieve halve golf van de uitgangstransformator is. Wanneer het uitgangsuiteinde is aangesloten op een scheidingstransformator, het secundaire (einde van de belastingingang) van de transformator kan worden aangesloten op de neutrale lijn van het elektriciteitsnet, waardoor een betrouwbaar voedingssysteem wordt gevormd. Het is duidelijk dat de isolatie-uitgangstransformator een belangrijk onderdeel is van het inverterbrugcircuit, waardoor het invertercircuit betrouwbaar en stabiel is.
2.3 Beveiligingscircuit
De U3988 heeft een ingebouwde referentiespanning voor bescherming tegen onderspanning en oververhitting. Het hoeft alleen maar de spanning te verdelen via weerstanden. Wanneer de spanning lager is dan de referentiespanning, U3988 wordt vergrendeld om te voorkomen dat er pulsen worden afgegeven. In aanvulling, als het gaat om de huidige bescherming, afhankelijk van de belastingsstroom, er zijn beveiligingsfuncties in drie fasen: snelle bescherming, korte vertraging en lange vertraging.
3. Tekortkomingen in het stroomcircuit van de omvormer
De scheidingstransformator is aangesloten om de spanning te transformeren en de neutrale lijn te isoleren, en heeft niet de functie van het isoleren van interferentie en het bufferen van belastingmutaties. Tussen de primaire en secundaire transformator bevindt zich een isolatielaag. Ze vormen een condensator C met een bepaalde capaciteit. De capacitieve reactantie van de condensator is omgekeerd evenredig met de frequentie, dat is:
In de formule, Xc is de capacitieve reactantie van de equivalente verdeelde capaciteit tussen de primaire en secundaire transformatoren, in Ohm. f is de frequentie van het stoorsignaal, in Hz. C is de equivalente verdeelde capaciteit tussen de primaire en secundaire van de transformator, in F.
Het kan worden afgeleid uit de vergelijking (1) dat hoe hoger de frequentie, hoe kleiner de capacitieve reactantie, dat is, hoe hoger de frequentie van het stoorsignaal, hoe gemakkelijker het is voor het capacitieve pad om er doorheen te gaan. Omdat de frequentie van algemene stoorsignalen erg hoog is, ze kunnen rechtstreeks door de transformator worden aangedreven om de belasting te verstoren. Als er interferentie met een lagere frequentie optreedt, het zal de interferentiebelasting proportioneel veranderen volgens de transformatieverhouding van de transformator. Omdat de transformator geen anti-interferentiefunctie heeft, Ingangs- en uitgangsfilters worden over het algemeen toegevoegd aan de ingangs- en uitgangsuiteinden van de inverterbrug.
Vanwege de aansluiting van de scheidingstransformator, laagfrequente apparaten zoals inductoren en condensatoren zullen worden aangesloten, waardoor niet alleen de omvang van het circuit zelf toeneemt, maar ook het stroomverbruik van het circuit toeneemt en de uitgangsefficiëntie van het circuit wordt verminderd. Met de geleidelijke ontwikkeling van hoogfrequente en laaggeprijsde apparaten zoals elektronische transformatoren, de productiekosten van netfrequentietransformatoren zijn relatief gestegen, en de productiekosten van printplaten die voor dit systeem zijn ontworpen, zijn ook dienovereenkomstig gestegen.
4 Conclusie
Via bovenstaande analyse, de circuitstructuur en kenmerken van de voeding van de frequentieomvormer worden uitgebreid geïntroduceerd. Dit ontworpen circuit combineert de geavanceerde functies van digitale apparaten en de isolatiefunctie van de netfrequentietransformator om het doel van een eenvoudig en betrouwbaar circuitontwerp te bereiken.